物联网信息处理实训室-调研报告.doc

物联网信息处理实训室物联网信息处理实训室 调研报告调研报告 二零一三年八月 物联网信息处理调研报告 -I- 目目 录录 一、一、 现场调研现场调研.- 1 - 1.基本情况基本情况 .- 1 - 2.企业调研企业调研 .- 1 - 2.1 公司简介公司简介 .- 1 - 2.2 物联网信息处理技术物联网信息处理技术 .- 1 - 2.3 公司产品介绍公司产品介绍 .- 4 - 二、二、 非现场调研非现场调研.- 5 - 1.调研方式调研方式 .- 5 - 2.资料来源资料来源 .- 5 - 3.资料分析资料分析 .- 5 - 三三、调调研研结结论论.- 7 - 1.必要性必要性 .- 7 - 2.岗位技能培养岗位技能培养 .- 8 - 3.教育教学需求教育教学需求 .- 9 - 物联网信息处理调研报告 - 1 - 一、一、现场调研现场调研 1.基本情况基本情况 为了解当前物联网最新技术和适用于教学应用的物联网综合平台 ，建立 物联网信息处理实验室做准备。 我院领导采用现场调研的方法 ， 2013 年 8 月在聂明院长带领下，我院 10 位同事前住北京西普阳光教育科技有 限公司， 深入物联网企业，了解当前物联网信息处理的最新技术和物联网信息处理平台。 2.企业调研企业调研 2.1 公司简介公司简介 北京西普阳光教育科技有限公司作为国内计算机学科实验室解决方案及实 训服务提供商，成立十年来先后为上百所高校的网络工程、信息安全及物联网 实验室等专业实验教学基地建设提供了网络协议、网络安全、信息安全等多类 实验教学设备、实验室整体解决方案及相关人才联合培养计划 。目前，全国 已有超过 500 家单位在使用西普科技所提供的产品和服务。西普科技在与各大 高校不断探讨的基础上，面向物联网工程专业提出了一套物联网实验室整体 解决方案，满足学生专业培养各环节的实践需求，并着力于建设校企联合的师 资力量。 2.2 物联网信息处理技术物联网信息处理技术 神神经经网网络络软软件件(Savant)开开发发技技术术 Savant 负责处理各种不同应用的数据读取和传输。 Savant 具体实现技术 主要包括： 1、事件管理技术 物联网信息处理调研报告 - 2 - 事件管理通过一个事件管理系统 (Event Management System 简称 EMS) 来实现。事件管理系统在边界 Savant(ES)上采集标签解读事件，并与解读器 应用程序通讯，管理解读器发送的事件流。它的职责包括： (1)允许不同种类的解读器写入适配器； (2)以标准格式从解读器采集 EPC 数据； (3)允许设置过滤器，以平滑或清除 EPC 数据； (4)允许写各种记录文件，例如记录 EPC 数据存储到数据库中的数据库 日志，记录 EPC 数据广播到远程服务器事件的 HTTP/JMS/SOAP 网络日志； (5)对记录器、过滤器和适配器进行事件缓冲，使它们在不相互妨碍的情况 下运行。 2、任务管理技术 任务管理通过任务管理系统 (Task Management System，简称 TMS)实 现。Savant 软件依据用户定制的任务进行数据管理、数据监控， TMS 就负 责管理由上级 Savant 或企业应用程序发送到本级 Savant 的任务。一般情况 下，一个任务可以等价于多任务系统中的进程。 Savant 的 TMS 任务管理类 似于操作系统进程管理。任务管理系统具有许多一般线程管理器和多进程操作 系统不具有的特点。 TMS 可以完成企业的多种操作，包括： (1)数据交互。即向其他 Savant 中发送产品信息或从其他 Savant 获取产 品信息。 (2)PML 查询：查询 ONS/PML 服务器获得产品实例的稳态或动态信息。 (3)删除任务进度。确定和删除其他 Savant 上的任务。 (4)值班报警。当某些事件发生时，警告值班人员，例如需要向货架补货、 怀疑小偷和产品到期。 (5)远程上载。向远处的供应链管理服务器发送产品信息。 对对象象名名解解析析服服(ONS)开开发发技技术术 物联网信息处理调研报告 - 3 - 在 EPC 物联网系统中，读写器识别标签中的 EPC 编码，而实体对象可 以通过自带的 EPC 标签与网络服务模式相关联。网络服务模式是一种基于 Internet 或者 VPN 专线的远程服务模式， 可以提供与存储指定对象的相关信 息。典型的网络服务模式可以提供特定对象的产品信息。 ONS 架构可以帮助 识读器或识读器信息处理软件定位这些服务。 当前，ONS 服务被用来定位特定 EPC 对应的 PML 服务器。ONS 服务 是联系前台 Savant 软件和后台 PML 服务器的网络枢纽， 并且 ONS 设计与 架构都以因特网 DNA(Domain Name Service 域名解析服务，简称 DNS)为 基础。因此，可以使整个 EPC 网络以因特网为依托，迅速架构并顺利延伸到 世界各地。因此， ONS 实现技术是物联网开发的主要技术之一。 ONS 开发 需求如下： (1)ONS 架构应当允许映射信息的分层管理。 (2)ONS 系统架构应允许 ONS 服务器中的映射信息在其他 ONS 缓冲存 储器里进行缓存。 (3)ONS 架构应当允许相同的映射信息存储在多台 ONS 服务器里。 (4)ONS 架构应当允许相同 EPC 信息映射到多台 PML 服务器。 (5)ONS 架构应当允许其软硬件组件对不同版本的 EPC 编码具有兼容性。 实实体体标标记记语语言言(PML)开开发发技技术术 1、PML 与其他语言的关系 PML 语言采用的方法是首先使用现有标准来规范语法和数据传输，比如可 扩展标识语言(XML)，超文本传输协议 (HTTP)以及传输控制协议和因特网协 议(TCP/IP)。这就提供了一个功能集， 并且可利用现有工具来设计和编制 PML 应用程序。 比那些需要借助共享注册中心才能进行转换的标准优越的是， PML 将提 供一种简单的规范。通过一种通用、默认的方案 比如超文本标记语言 物联网信息处理调研报告 - 4 - (HTML)从而使两个方案之间没必要进行转换，而是采用可靠的传输和 翻译。此外，一种专一的规范会促使阅读器、编辑工具和其他应用程序等第三 方软件的发展。物理标记语言将力争为所有的数据元素提供一种单一的表示方 法。换句话说，如果有多个对数据类型编码的方法， PML 将会选择其中一种。 举例来说，在对日期进行编码的种种方法之中， PML 将只会选择其中的一种。 它的思路是当编码或查看事件进行时，数据传输才发生，而不是发生在数据交 换时。 2、数据存储和管理 尽管我们经常提到 PM“L 文件”，但是并非必须就用此种数据格式来实 际地存储数据。因为 PML 只是一种用在信息发送时对信息区分的方法，实际 的内容可以任意格式存放在服务器中 (比如，一个 SQL 数据库、数据表、或 一个平面文件)。换句话说，一个企业不必以 PML 格式来存储信息的方式来 使用 PML 语言。企业将以现有的格式和现有的程序来维护数据。举例来说， 一个 applet(Java 小程序)可以从 Internet 上通过对象名称解析服务 (ONS)来 选取必需的数据，为了便于传输，这些数据将按PML 规范重新格式化。这个 过程与动态 HTML 语言(DHTML)相似，它也是按照用户的输入将一个 HTML 页面重定格式。此外，一个 PM“L 文件”可以根本不是一个文件，但可以是 来自不同来源的多个文件和传送过程的集合。因为物理环境所固有的分布式特 点，PM“L 文件”可以在实际使用中从不同的位置整合多个 PML 小片断。 因此，一个 PM“L 文件”可能只存在于传送过程中。它所承载的数据可能是 短暂的仅存在于一个很短的时间内并在使用完毕后丢弃。 2.3 公司产品介绍公司产品介绍 西普科技物联网实验室参照 高等学校物联网工程专业实践教学体系与规 范等行业标准，从物联网体系架构的感知层、传输层、处理层及应用层等多 个层次来搭建，并通过典型的物联网综合应用场景及项目来对学生进行综合提 物联网信息处理调研报告 - 5 - 高，从而实现专业实验教学的由点及面、理论到应用、涵盖原理验证 /综合应 用/自主设计及创新的多层次实验体系。 基于实验资源中心的统一规划、模块化建设思路可满足学校的分期建设及 个性化培养方案定制，工业级设备及真实项目案例； 同时，可开展各类校企 合作的人才培养、师资建设及课题开发 。 图 1 实验室总体设计 二、二、非现场调研非现场调研 1.调研方式调研方式 主要通过百度文库、下载参考文献和查阅相关资料。 2.资料来源资料来源 万方和中国知网以及相关白皮书、 Kantar Worldpanel Comtech 发布的 2014 年第一季度最新数据 。 3.资料分析资料分析 物联网信息处理调研报告 - 6 - 物联网实验让学生深层次的接触物联网，学习物联网，研究物联网，让学 生将理论与实践相结合，提高学生的创新能力，并且给予学生创新项目上技术 和资料的支持。可以培养学生合理的知识结构、具备扎实的电子技术、现代传 感器和无线网络技术、物联网相关高频和微波技术，有线和无线网络通信理论、 信息处理、计算机技术、系统工程等基础理论，掌握物联网系统的传感层，传 输层与应用层关键设计等专门知识和技能，并且具备在本专业领域跟踪新理论、 新知识、新技术的能力以及较强的创新实践能力。 物联网不是一个小产品，也不是只是一个小企业可以做出来，做起来，它 不仅需要技术，它更是牵涉到各个行业，各个产业，需要多种力量的整合。这 就需要国家的产业政策和立法上要走在前面，要制定出适合这个行业发展的政 策和法规，保证行业的正常发展。业内专家认为，物联网一方面可以提高经济 效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。 目前，美国、欧盟、中国等都在投入巨资深入研究探索物联网。我国也正 在高度关注、重视物联网的研究，工业和信息化部会同有关部门，在新一代信 息技术方面正在开展研究，以形成支持新一代信息技术发展的政策措施。此外， 在“物联网”普及以后，用于动物、植物和机器、物品的传感器与电子标签及 配套的接口装置的数量将大大超过手机的数量。物联网的推广将会成为推进经 济发展的又一个驱动器，为产业开拓了又一个潜力无穷的发展机会。按照目前 对物联网的需求，在近年内就需要按亿计的传感器和电子标签，这将大大推进 信息技术元件的生产，同时增加大量的就业机会。而物联网实验室的建设就是 一个开始，为整个社会人才的培养，从而为整个社会的发展与繁荣建立良好的 人才储备。 目前物联网技术还属于一个新兴技术，正在快速发展，学习与掌握物联网 的技术理论，发展方向及其行业应用是目前高等教育的核心目标。 国内研究机构在理论研究方面，如对无线传感器网络网络协议、算法、体 系结构等方面，提出了许多具有创新性的想法与理论。在这方面，国内的南京 物联网信息处理调研报告 - 7 - 邮电大学、哈尔滨工业大学、清华大学、上海交通大学、北京邮电大学等都取 得了一些相关的理论研究成果。 目前国内比较成功的无线传感器网络软件产品包括： 南京邮电大学的无线传感器网络中间件软件 DisWare。DisWare 是基于 移动代理的无线传感器网络中间件平台，它实现了对MantisOS 和 TinyOS 多操作系统的支持，同时扩大了硬件节点的选择范围。 中国科学院宁波计算所的无线传感器网络分析与管理平台 。它是针对无 线传感器网络的协议、功耗、数据处理和分布式计算等诸多方面，开展定量的 分析和管理，并提供图形化界面。 三三、调调研研结结论论 1.必要性必要性 2010 年教育部已将物联网、传感网作为战略性新兴产业相关专业的重点， 开始鼓励各高校申报相关专业。由于专业的发展，高校对物联网实验设备的需 求也日趋高涨，高校对物联网实验设备的需求也在提高， 实验实训室也渐渐 成为高职院校的一个重要组成部分，它的质量高低直接影响着教学质量与科研 质量，实验实训室水平是反映一个学校教学水平、科学技术水平和管理水平的 重要标志之一。时代在发展，科技在进步，新时代的科学研究就要具备高新技 术实验室。这就要求我们高校的实验室建设要有超前意识。高校要想担当起新 形势下物联网人才的培养，建设一个设施齐全、技术先进、质量可靠的物联网 实验实训室迫在眉睫。 南京信息职业技术学院 计算机与软件学院移动互联网技术 专业的教学都 处于起步摸索阶段， 基于高职教育培养技能型应用人才这一总体目标要求， 需根据经济、社会的发展需要和就业状况以及本校的实际来确定教学目的和任 务，并按照国家职业资格标准的要求，围绕培养 移动互联网技术人才 对教学 内容和教学计划作相应调整。作为以培养生产第一线的技术应用型人才为办学 物联网信息处理调研报告 - 8 - 宗旨的高等职业院校，要适应经济建设和社会发展要求，培养有一定的理论基 础、较强的创新能力和扎实的实践动手能力的应用型人才，建立以基本素质和 技术应用能力培养为特征的教学新体系。 2.岗位技能培养岗位技能培养 高职教育人才培养的基本特点是以学生为主体，以就业为导向，以能力为 本位，以能力培养为中心，以 职业岗位工作过程为依据，实现知识传授与职 业能力训练相结合、学历教育与职业资格证书相结合，重视对学生专业技能、 工作能力和人文素质等综合职业能力的培养，使学生成为面向生产、建设、服 务和管理第一线需要的高素质技能型人才。 通过本实验室的建设，可以满足 社会以下专业人才的 岗位技能培养需求： （1）物联网感知设备开发及组装类人才 通过物联网实验室中 RFID、传感器等多种感知技术的实验教学，加强学 生对物联网感知设备硬件结构、常用传感设备、数据采集方式及应用方式的技 能训练，培养出具有感知设备知识、嵌入式开发知识及组装的物联网感知层专 业领域人才。 （2）物联网网络实施及运维类人才 基于实验室传输层多种网络形式及处理层信息安全、云计算等多个平台的 实验实训，培养学生对物联网中的数据传输、信息安全及大数据处理平台的了 解，掌握计算机网络和通讯相关知识，可满足具有物联网传输设备及数据处理 平台的安装、调试和故障排除能力的物联网网络工程师及运维管理工程师岗位 需求。 （3）物联网系统设计与集成类人才 物联网实验室提供多个物联网实训项目，项目以真实需求为背景，涉及项 目的设计、研发、部署管理等多个环节，每个项目实施前都需要经过详细的规 划和设计。通过物联网实训项目的实践，可培养具物联网系统解决方案设计及 系统工程集成能力的实用型物联网人才。 物联网信息处理调研报告 - 9 - （4）物联网系统管理和服务类人才 通过物联网实验室对物联网感知层、传输层、处理层和应用层四个层次的 学习，能够培养掌握物联网工程与技术基本理论、构建运行维护物联网的基本 能力